Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
2.2.2.4 Dynamisches Verhalten
Einschaltverhalten
Zünden durch einen externen Zündstrom vom Gate zur Kathode
Die Zündung setzt lokal dort ein, wo die höchste Zündstromdichte herrscht. Die Ausbreitung der
gezündeten Fläche erfolgt relativ langsam (je nach Bedingungen mit nur 30 µm bis 100 µm pro
µs), das heißt, bei einem Thyristor mit 100 mm Durchmesser dauert es einige 1000 Mikrosekunden,
bis die ganze Thyristorfläche leitend ist (Bild 2.2.9).
a) b)
Bild 2.2.9 Stromverteilung im Thyristor nach dem Einschalten des Gatestroms (a) und unmittelbar nach
der Zündung (b)
Nach dem Zünden fällt die Vorwärtsspannung nur langsam auf den statischen Wert V F
ab. Die
Folge ist eine mit der Stromanstiegssteilheit wachsende Verlustleistungsspitze (Bild 2.2.10).
V,I
V A
I F
i
a)
V F
P
v
t
b)
P F
t
Bild 2.2.10 Verlauf von Strom, Spannung (a) und Verlustleistung (b) beim Einschalten eines Thyristors
Da anfangs die gezündete Fläche noch sehr klein ist, konzentrieren sich die Einschaltverluste, die
durch das nur allmähliche Absinken der Durchlassspannung auf ihren statischen Wert V F
verursacht
werden, auf eine kleine Fläche. Das führt zu einer lokalen Erhitzung des Siliziums. Um eine
Schädigung des Thyristors zu vermeiden, muss die Stromanstiegsgeschwindigkeit auf die maximal
zulässige kritische Stromanstiegsgeschwindigkeit (di/dt) cr
begrenzt werden.
Bei größeren Thyristoren wird die kritische Stromanstiegsgeschwindigkeit (di/dt) cr
durch Integration
eines Hilfsthyristors (Pilotthyristor) erhöht. Dabei dient ein kleinerer Thyristor, dessen Kathode
mit dem Gate des Haupttyristors verbunden ist zur Verstärkung des Zündstroms für den Hauptthyristor
(Bild 2.2.11). Die Zündenergie für den Hauptthyristor wird dem Hauptstromkreis entnommen.
Man spricht von innerer Zündverstärkung oder Amplifying Gate-Thyristor.
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